[发明专利]高纯氢氧化铝/氧化铝的脱钠方法

说明书

本发明属于矿物加工技术领域，具体的涉及一种高纯氢氧化铝/氧化铝的脱钠方法。将含碳酸钠的氢氧化铝粉体配置成浊液，然后向配置的浊液中添加无水氯化铝或六水氯化铝；将添加无水氯化铝或六水氯化铝的氢氧化铝浊液移至搅拌罐中进行浸出反应；反应结束后，将反应物料进行压滤，对所得滤饼进行多次洗涤，然后将多次洗涤后的滤饼重新配置成料浆，最后进行喷雾干燥，获得高纯氢氧化铝产品；将制备得到的氢氧化铝粉体进行高温分解，获得高纯氧化铝产品。本发明所述的高纯氢氧化铝/氧化铝的脱钠方法，生产工艺及其设备简单，产品产率高，成本低廉，无环境污染，为绿色生产工艺，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，具体的涉及一种高纯氢氧化铝/氧化铝的脱钠方法。

背景技术

高纯氧化铝是指纯度大于99.99％、粒度均匀的超微粉体材料，是21世纪产量最大、产值最高、用途最广的尖端材料之一。高纯氧化铝具有高硬度、高强度、抗磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘性好、表面积大、热膨胀系数小、抗热震性能好、介电损耗低等优异的特性，广泛用于绝缘材料、电子产品、耐磨耐腐蚀材料以及航空航天材料等高科技尖端行业。我国氧化铝产品以工业氧化铝为主，超细氧化铝尤其是低钠高纯氧化铝的产能不足，高纯氧化铝产品主要依赖进口。2019年我国高纯氧化铝行业产量7600吨，需求量15700吨，净进口量达到了8100吨。

制约高纯氧化铝工业化生产的瓶颈是其所含杂质元素去除难度较大，高纯氧化铝中的痕量杂质元素大多以氧化物的形式存在于氧化铝中，杂质元素的存在会严重影响高纯氧化铝的物化性质。例如，氧化铝粉体中的氧化钠杂质能显著影响氧化铝烧结瓷体的介质损耗，同时影响氧化铝的转化速度和转化率，使得氧化铝的晶粒变粗，比表面积减少，晶型变的不规则。氧化钠的存在还会影响陶瓷的电气性能，降低耐火度，形成低熔点固溶体，大大降低材料的性能。

目前主要生产氧化铝的工艺为拜耳法种分氢氧化铝和烧结法种分氢氧化铝，其氧化钠含量在0.2％～0.4％(wt)。以铝酸钠溶液为原料，通过种分制备高纯氧化铝时，主要杂质是钠、铁、钙、硅等，其中钠的含量最高，其含量占总杂质80％以上。氧化铝中的钠杂质主要以三种形式存在：附着碱、结晶碱和晶间碱。氢氧化铝所含的碱中，可以通过去离子水充分洗涤氢氧化铝，除去附着碱，但是无法脱除结晶碱和晶间碱。目前，大部分去除结晶碱和晶间碱的方法主要是通过在煅烧过程中加入添加剂(如硼酸、氟化盐)，然后通过洗涤纯化除去氧化钠。

专利CN108751242A提供了一种低钠氧化铝分解工艺及低钠氧化铝。该方法的低钠氧化铝分解工艺，调控首槽固含量，提高分解首槽温度和精液α_K值，显著降低了氢氧化铝中的晶间碱，使最终制备的氧化铝中Na₂O含量降低并稳定至0.25％以下，甚至0.09％。该方法主要通过控制前驱体氢氧化铝晶格碱的氧化钠来实现降低氧化铝中的钠含量，但制备的产品在颗粒粒度及粒度分布方面并不变化，且氧化钠含量高于超低钠水平标准。

专利CN104477958A公开了一种工业氧化铝离子交换脱钠的方法。该方法中将工业氢氧化铝与聚氧乙烯、壬基酚醚、水溶性铝盐、氟化铵、分散剂、去离子水等混合，再将混料研磨成超细颗粒，而后将其煮沸，搅拌回流；最后将其过滤，用去离子水洗涤，烘干制得低钠氧化铝。此种方法制备的氧化铝虽然省去焙烧环节，但制备的氧化铝结晶水含量较高，并不是稳定的α相氧化铝。

专利CN85102281公开了一种低钠超细α氧化铝的制造方法。该方法是以一种工业氧化铝或氢氧化铝为原料，添加氟化物，不加或再添加少量的硼化物或氯化物，高温焙烧制成α型氧化铝，晶体在1μm左右，经过水洗去除其中可溶性氧化钠，则可得到氧化钠含量为0.04％-0.2％的低钠超细α型氧化铝。该方法除钠主要是通过添加矿化剂在高温焙烧过程中反应掉氧化铝中的氧化钠，从而达到除钠的目的。但此方法条件的矿化剂主要是氟化物，氟化物矿化剂在焙烧过程除钠的同时能够促进氧化铝晶粒的长大，同时高温氟化物不利于环保。